СВАРОЧНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ И НАПРЯЖЕНИЯ

ПЕРЕМЕЩЕНИЯ КРОМКИ ПЛАСТИНЫ ПРИ НАГРЕВЕ ЕЕ ДВИЖУЩИМСЯ ИСТОЧНИКОМ ТЕПЛА

Образование поперечной усадки и связанных с нею попереч­ных напряжений оу является одним из основных вопросов теории сварочных напряжений и деформаций. Особое внимание привлек к себе этот вопрос в связи с появлением способа электрошлаковой сварки, когда временные поперечные деформации стали оказывать непосредственное влияние на зазор при сварке, сварочный режим и деформации конструкции.

В основе механизма образования поперечной усадки лежат перемещения кромки пластины, нагреваемой сварочным источ­ником тепла. Для определения этих перемещений с успехом могут быть использованы методы теории упругости. Известно, что упру­гое решение задачи в перемещениях является первым приближе­нием точного упруго-пластического решения задачи. После не­которых уточнений первое приближение может быть использовано для решения практических технологических задач.

Для определения перемещений наметим следующий план:

1. Определение напряжений в бесконечной пластине от эле­ментарного линейного мгновенного источника тепла.

2. Разрезка бесконечной пластины на две полубесконечных, снятие напряжений ое по кромке пластины и определение пере­мещений кромки от мгновенного источника тепла.

3. Суммирование перемещений от отдельных источников тепла за весь период сварки.

ПЕРЕМЕЩЕНИЯ КРОМКИ ПЛАСТИНЫ ПРИ НАГРЕВЕ ЕЕ ДВИЖУЩИМСЯ ИСТОЧНИКОМ ТЕПЛА

aEq dt ~ 8л Ш

Р (t) — функция теплоотдачи. 30

Ранее [формула (17)] были найдены напряжения о, от линей­ного мгновенного источника тепла. Запишем эту зависимость с учетом теплоотдачи в воздух:

iwiacinri) на дис часіи п ирилилим пи i|jaru iiaii|J>i"

жения Of Снятие напряжений ot вызовет перемещение прямо­линейного края пластины. Для определения перемещения вточкеО воспользуемся формулой [J10]

v»=JEp[n^rdr ~1iirpdr' <32>

где р = О/ — распределенная нагрузка (рис. 15);

d — произвольная постоянная величина.

В нашем случае распределенная нагрузка р действует слева и справа от точки 0 с координатой г — х, для которой определяется перемещение.

ПЕРЕМЕЩЕНИЯ КРОМКИ ПЛАСТИНЫ ПРИ НАГРЕВЕ ЕЕ ДВИЖУЩИМСЯ ИСТОЧНИКОМ ТЕПЛА

Рис. 15. Нагрузка р — —щ по краю Рис. 16. Перемещение кромки ллас - полубесконечной пластины тины при нагреве ее мгновенным ли­

нейным источником

Перенесем начало координат в точку х и проинтегрируем в пре­делах от 0 до оо нагрузки слева и справа от точки х. После преобра­зований получим

4 at

2a qae

dt

л2Ш

2 V at’

= . (33)

После разложения sh в ряд и интегрирования находим

Jin

■ + 2

(34)

Vr = —

2ln (2/г+ 1) n

_ _____ aqafi (t) dt

л’/2Я6 Vat

P = YW

Выражение (34) описывает кривую перемещения кромки пла­стины от нагрева мгновенным линейным источником. В дальней­ших расчетах присвоим перемещениям кромки знак плюс в от­личие от знака минус в формуле (34).

в th ^ИС' ^ показаны значения функции ф (р), заключенной фигурные скобки формулы (34). Ординаты кривой на рис. 16

пропорциональны перемещениям кромки от нагрева мгновенным источником. Вводя заменяющую функцию <р (р)3 ^ <р (р), на­ходим

-к,

aqVa (МО

at

+ С2е

dt. (35)

и. =

V V t

Определимдіутем интегрирования формулы (35) суммарное пе-
ремещение кромки v от бесчисленного множества элементарных
мгновенных источников, выделивших тепло на участке 0 — оо
в различное время. Функцию теплоотдачи при условии постоян-
ства коэффициента теплоот-

дачи ат примем по Н. Н. Ры-

Jc

v

мм

1.5

0,5

О

150 ЮО 50

-50

X см

Рис. 17. Перемещение кромки полу­бесконечной пластины при нагреве ее движущимся линейным источником тепла:

2а,

~су6~

калину р (t) = e~bt ; Ь

з

nvLct> / | ‘

1,0

X

Ьа

V

+ */

vcx

2 К--

X ехр

2vc

Y

Ьа

-+- k[ і k(

•(36)

а = 13- I0-e 1/грай; а = 0,08 А, = 0,376 дм/см* сек - град',

= 4,8 дж/см*град b = 0,695* 10 v = 0,0222 см/сек.’, 6 = 20 см = 31 300 дж/сек

см2/се к, су =

■4 1/сек,

Для точек впереди источ­ника х )> 0, позади источника < 0, сх = 0,872; с2 = 0,112;

kt = 0,175; /га =

cs = 0,016,

= 0,022; k3 = 0,003

На рис. 17 показана типичная кривая перемещений кромки полубесконечной пластины, нагреваемой движущимся линейным источником тепла. В случае сварки двух пластин кромки движутся навстречу друг другу, свариваются, а затем после остывания дают поперечную усадку шва. Можно отметить два обстоятельства, вы­текающие из полученных результатов.

1. Площадь, заключенная под кривой перемещений для мгно­венного источника (см. рис. 16) или для непрерывно-действующего движущегося источника (см. рис. 17), пропорциональна 2а, а не а. Это также следует из закона изменения объема (п. 5) — при­ращение площади листа от нагрева, пропорциональное коэффи­циенту 2а, полностью реализуется в перемещении края листа.

2. В случае отсутствия теплоотдачи (Ь = 0) перемещение кромки позади источника остается постоянным сколь угодно долго, даже при остывании и сокращении металла кромки.

Полученные результаты позволяют вскрыть механизм попе­речной усадки и вывести количественные соотношения ДЛЯ опре­деления временных и остаточных поперечных деформаций.

СВАРОЧНЫЕ ДЕФОРМАЦИИ И НАПРЯЖЕНИЯ

Сварка монтажных стыков

Как отмечалось выше, при стыковании на монтаже двух сек­ций конструкции условия для выполнения сварки являются наиболее тяжелыми. Выполнение сварки всего сечения одно­временно— совершенно невозможно, а поэтому после наложения части швов …

Влияние методов выполнения шва

Если на общие деформации сварных конструкций большое влияние оказывает последовательность наложения отдельных швов, то на местные деформации и деформации из плоскости свариваемых листов существенное влияние оказывает метод выполнения каждого шва. …

Влияние последовательности наложения швов

Как отмечалось выше, при сварке сложных составных сече­ний и конструкций характер возникающих деформаций зависит от порядка наложения швов. Поэтому одним из основных средств борьбы с деформациями при изготовлении сварных конструкций …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.